Question

【題目】肼( N2H4）和偏二甲肼(C2H8N2 )常用于火箭推進劑和燃料電池，NO2的二聚體N2O4 則是火箭中常用氧化劑�；卮鹣铝袉栴}：

（1）肼燃料電池原理如圖所示，左邊電極上發(fā)生的電極反應式為_____________________；電池工作時OH-向____________移動（填“負極”或“正極”），整個溶液的堿性_________（填“減小”或“增大”）。

（2）火箭常用 N2O4 作氧化劑，肼作燃料，已知：

①N2(g)＋2O2(g)＝2NO2(g) △H1＝－66.7kJ·mol-1

②N2H4(g)＋O2(g)＝N2(g)＋2H2O(g) △H2＝－530.5kJ·mol-1

③2NO2(g) N2O4(g) △H3＝－55.7kJ·mol-1

寫出氣態(tài)肼在氣態(tài)四氧化二氮中燃燒生成氮氣和氣態(tài)水的熱化學方程式：______________。

（3）“長征二號”火箭所用的燃料是偏二甲肼(C2H8N2)(其中N的化合價為-3)和四氧化二氮(N2O4)。在火箭升空過程中燃料發(fā)生反應 C2H8N2 +2N2O4=2CO2↑+3N2↑+4H2O↑。下列有關敘述正確的是_____________________

A. 該反應中N2O4是氧化劑，偏二甲肼是還原劑 B. 每消耗1molC2H8N2，轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為16NA

C. CO2既不是氧化產(chǎn)物也不是還原產(chǎn)物 D. N2既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物

Answer 1

【答案】 N2H4－4e－＋4OH－＝N2＋4H2O 負極 減小 2N2H4(g)＋N2O4(g)＝3N2(g)＋4H2O(g) △H＝－938.6 kJ· mol－1 ABD

【解析】Ⅰ.(1)根據(jù)原電池工作原理，左端為負極,在堿性電解質(zhì)中失去電子生成氮氣和水,電極反應為N2H4－4e－＋4OH－＝N2＋4H2O ；電池工作時OH-向負極移動參加了反應，整個溶液的堿性減小。因此，本題正確答案是: N2H4－4e－＋4OH－＝N2＋4H2O 負極 減小。
(2)由①N2(g)＋2O2(g)＝2NO2(g) △H1＝－66.7kJ·mol-1；②N2H4(g)＋O2(g)＝N2(g)＋2H2O(g) △H2＝－530.5kJ·mol-1；③2NO2(g) N2O4(g) △H3＝－55.7kJ·mol-1。根據(jù)蓋斯定律可以知道②2-①-③得2N2H4(g)＋N2O4(g)＝3N2(g)＋4H2O(g) △H＝(－530.5kJ·mol-1)2－(－66.7kJ·mol-1)-( －55.7kJ·mol-1)=938.6 kJ· mol－1 。即熱化學方程式為2N2H4(g)＋N2O4(g)＝3N2(g)＋4H2O(g) △H＝－938.6 kJ· mol－;
（3）A.在 C2H8N2 +2N2O4=2CO2↑+3N2↑+4H2O↑反應中，C2H8N2中C元素化合價由-1價升高到+4價,N元素化合價由-3價升高到0價,偏二甲肼是還原劑, N2O4中N元素化合價由+4價升高到0價,化合價降低，所以N2O4做氧化劑，所以A選項是正確的; B. 結合上述分析，每個C原子轉(zhuǎn)移5個電子，每個N原子轉(zhuǎn)移3個電子，所以每消耗1molC2H8N2，轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為52+32=16NA,，故B正確；C. 根據(jù)C2H8N2 +2N2O4=2CO2↑+3N2↑+4H2O↑，C元素化合價由-1價升高到+4，所以CO2是氧化產(chǎn)物，故C錯誤；D. 根據(jù)反應方程式知N2既是C2H8N2中的氮元素被氧化的產(chǎn)物，也是N2O4被還原的產(chǎn)物，所以D正確；答案：ABD。